用于估计摩擦势系数的方法和估计装置与流程

本发明涉及一种在机动车基本不加速行驶时估计机动车车轮与道路的表面之间的摩擦势系数的方法，本发明还涉及一种估计装置和机动车。

背景技术：

1、为了提高机动车的安全性，有必要准确了解道路状况和由此产生的摩擦势系数，即轮胎和道路之间的最大摩擦系数。根据这些知识，可以得出机动车可以有多大的加速度或减速度以及机动车侧向拉动的横向加速度。

2、摩擦势系数取决于多个摩擦系数参数。特别是道路状况，即路面是否干燥、潮湿、积雪或结冰，是一个重要的影响因素。

3、另一个重要的摩擦系数参数是轮胎和其特性。

4、在当今手动驾驶的情况下，摩擦势系数基本上是由驾驶员根据他所学的知识来估计的。

5、然而，在某些驾驶情况下，例如在突然出现黑冰的情况下，这种方法会导致错误的判断。此外，了解摩擦势系数对于许多驾驶员辅助功能和自动驾驶至关重要。特别是在驾驶功能日益自动化的背景下，机动车自身必须能够尽可能准确地检测摩擦势系数。特别是在危险的情况下，这是必不可少的，因为这里必须使用最大摩擦系数，以便能够采取最佳的行动。

6、尽管过去已经进行了许多测试，以确定摩擦势系数，但这个值仍然只能通过额外的、昂贵的传感器系统或在有足够轮胎滑移的驾驶情况下确定。

7、因此，滑移可以理解为车轮转动相对于必须覆盖的总距离的偏差；即通常是，在切向载荷下相互摩擦接触的机械元件的速度的偏差。制动时，滑移是橡胶相对于道路的速度与机动车的速度的比率；其中，在滑移接近0的情况下，轮胎会附着，在滑移为100％的情况下，轮胎会阻塞。

8、de102016225352b4公开了一种用于通过机动车估计道路摩擦系数的方法，其中，机动车的控制装置从滑移控制系统中接收对水平力的第一估计，该水平力可以通过机动车的车轮最大程度地转移至道路，其中，控制装置从阻尼器控制中接收对车轮的竖直车轮力的第二估计，并基于来自竖直车轮力和水平力的估计来计算摩擦系数，作为独立于车辆的摩擦系数。

9、de102018220576a1公开了一种用于确定道路表面的摩擦势系数的方法，其中用于操作车辆的总扭矩不均匀地分配给车辆的车轮上的至少两个车轮扭矩，其中摩擦势系数是通过使用道路表面和车轮中的至少一个之间的检测到的滑移以及应用到车轮上的车轮扭矩来确定。

10、de102016220692a1公开了一种用于确定机动车的车轮和道路之间存在的摩擦系数的方法，其中在机动车的驱动过程中，在可转向的后轮轴的车轮上为后轮轴的相反方向的车轮设置数量上相等的转向角，确定由于该转向角设置而在后轮中的至少一个上形成的速度变化和/或速度梯度变化，确定机动车的车轮和道路之间的摩擦系数，作为所确定的或每个所确定的速度变化和/或速度梯度变化的函数。

技术实现思路

1、本发明基于的目的是具体说明一种用于估计摩擦势系数的改进方法以及一种用于估计摩擦势系数的估计装置。本发明进一步基于具体说明相应车辆的目的。

2、该目的通过具有权利要求1的特征的方法、具有权利要求10的特征的估计装置以及具有权利要求15的特征的车辆来解决。

3、本发明的有利的进一步发展是从属权利要求的主题或者分别在以下说明以及附图中进行描述。

4、本发明的目的是通过一种在机动车基本不加速行驶时估计机动车车轮与道路的表面之间的摩擦势系数的方法来解决的，包括以下步骤：

5、-通过速度传感器检测机动车的至少一个车轮的车轮速度，

6、-检测机动车的高度精准的车辆纵向速度，

7、-将检测到的车辆纵向速度与车轮速度之间的比率确定为当前虚拟车轮半径，

8、-通过当前虚拟车轮半径来估计当前的摩擦势系数。

9、因此，术语机动车应分别地理解为两轮、四轮或多轮或单轮轴或多轮轴机动车，以及两轮车、客车、重型货车等，在这些车辆中，分别有单个或数个车轮或轮轴被驱动。

10、特别是，商可以作为比率被使用。

11、基本上不加速的行驶是指其中制动或加速的发生是可忽略不计(即无意识)的行驶。然而，在几乎无法察觉的范围内，可以发生较小的加速/制动。

12、根据本发明，已经认识到，在正常均匀运行中几乎或根本不存在可以通过其准确地估计摩擦势系数的滑移。

13、然而，对于自主或部分自主驾驶来说，重要的是能够在任何时候对不可预见的情况作出适当的反应，例如，在任何表面属性的情况下，有必要以尽可能最小的制动距离进行完全制动，例如当行人/骑车人在道路上时。因此，机动车必须随时知道完全制动的距离有多长。针对这个目的，了解摩擦势系数是必不可少的。

14、根据本发明，已经认识到，独立于速度(传感器系统)和车轮速度的、所检测到的高度精准的车辆纵向速度比率直接与未加速、自由滚动(即在最小的轮胎激励的情况下)的机动车的摩擦势系数相关。由此，独立于车轮速度来检测车辆纵向速度，因为这种类型的检测将导致车辆纵向速度的精度不高。

15、这意味着在非加速行驶期间，这里被称为当前虚拟车轮半径的比率与轮胎和道路之间的摩擦势系数相关，其中摩擦势系数可以被估计。

16、利用本发明，现在也可以在不发生明显滑移的情况下确定摩擦势系数。

17、因此可以放弃在现有技术的方法中必须存在的超过一定的轮胎滑移/一定的轮胎激励的情况，以确保对摩擦势系数的稳固估计。

18、根据本发明的方法，现在可以在自由滚动、未加速的机动车的情况下确定摩擦势系数。

19、在进一步的形式中，可以在预定时间内确定数个虚拟车轮半径。例如，由此可以在一秒内记录数百个值。随后可以从这些记录值确定平均值或中位数作为来自记录值的当前虚拟车轮半径。例如，从而可以消除异常值。

20、最常出现的车轮半径也可以进一步用作当前虚拟车轮半径。也可以将最低值作为当前虚拟车轮半径。如果假定最低值作为当前的虚拟车轮半径和相应低的相应的摩擦势系数，并且如果，例如，随后通过摩擦势系数对驾驶速度进行相应的设置，则可以执行快速的完全制动，例如，在任何时候以较小的制动距离执行，由此可以确保自主操作模式的高驾驶安全性。替代性地，也可以使用它们的组合。

21、在进一步的形式中，车辆纵向速度可以进一步通过反射信号之间的测量到的频率变化来确定，该反射信号由机动车发送并由机动车接收。因此可以高度精确地确定车辆纵向速度。

22、该信号优选地通过布置在机动车上的雷达(雷达传感器)和/或通过布置的多普勒雷达(雷达传感器)产生。雷达传感器同样可以通过多普勒效应来测量车辆纵向速度。多普勒雷达是指具有利用多普勒效应的技术条件的雷达，多普勒雷达尤其可以是脉冲式多普勒雷达。

23、使用这样的雷达/多普勒雷达特别有利，因为大多数机动车已经分别集成了它或具有它，所以不需要加装硬件。

24、替代性地或额外地可选择的是，车辆纵向速度可以通过dgps信号(差分全球定位系统)来确定，该dgps信号由机动车接收。替代性地或额外地可选择的是，也可以选择通过机动车上的高精度光学激光器来确定车辆的纵向速度。

25、例如，这些选项的组合可以进一步有助于阐明。

26、检测到的当前虚拟车轮半径优选地与至少一个单独的车轮半径或一系列单独的车轮半径进行比较，其中单独的车轮半径或一系列单独的车轮半径至少与当前轮胎在沥青路面，优选地是干燥路面上的摩擦势系数相联系。

27、沥青干燥路面上的摩擦势系数(最大摩擦系数)可从文献或机动车/轮胎制造商获知。例如，在新轮胎的情况下，例如从冬季轮胎更换为夏季轮胎，就可以提示驾驶员在合适的沥青干燥道路的情况下检测数个当前虚拟车轮半径。然后这些虚拟车轮半径会被评估并且基于其确定至少一个单独的参考值，该参考值将已知的摩擦势系数分派给所记录的当前虚拟车轮半径或一系列单独的车轮半径。

28、由此，在沥青特别是干燥路面的情况下，可以由驾驶员手动记录单独的车轮半径或一系列单独的车轮半径。针对这个目的，可以经由显示器单元提示驾驶员，例如，设置或确认路面，特别是干燥的沥青路面，并分别记录这样的单独的车轮半径或这样一系列单独的车轮半径，作为参考值。然后将干燥沥青的摩擦势系数分别分派给这个参考值或这些参考值。

29、替代性地，也可以记录数个这样的测量值，例如，在不同的天气情况下，可以产生数个单独的车轮半径，对这些车轮半径分派从文献中已知的摩擦势系数。因此可以更准确地估计稍后要估计的摩擦势系数。

30、在另一种形式中，将检测到的虚拟车轮半径与至少一个储存的车轮半径或一系列储存的车轮半径进行比较，其中储存的车轮半径或一系列储存的车轮半径至少与标准轮胎和/或针对车辆类型的轮胎类型在沥青路面，特别是干燥路面上的摩擦势系数相联系。

31、轮胎/机动车制造商已经包括了标准值，可以因此储存在机动车的储存单元中。它们可以针对车辆类型和传统上使用的轮胎单独生成。将检测到的当前虚拟车轮半径与储存的车轮半径进行比较，并基于此估计摩擦势系数。

32、制造商还可以进一步在机动车的数据库中针对不同表面保存数个储存的车轮半径。这提高了摩擦势系数的估计精度。

33、当没有检测到单独的车轮半径时，这种储存的车轮半径也可以一直被使用。

34、在进一步的形式中，估计的摩擦势系数与预定的阈值进行比较，其中，当没有达到阈值时，会向驾驶员输出警告。例如，在部分自主驾驶的情况下，驾驶员可以因此自己接管方向盘。

35、本发明的目的是通过估计装置进一步处理的，该估计装置用于在机动车基本不加速行驶期间估计机动车的车轮与道路表面之间的摩擦势系数，该估计装置包括至少一个速度传感器，用于检测机动车的至少一个车轮的车轮速度，其中，提供了用于检测机动车的高度精准的车辆纵向速度的传感器系统，以及评估单元，用于将检测到的车辆纵向速度与车轮速度的比率确定为当前虚拟车轮半径，并通过当前的虚拟车轮半径来估计当前的摩擦势系数。

36、因此，该方法的优点也可以转移到该估计装置上。

37、传感器系统可以进一步包括被布置在机动车上的至少一个雷达和/或多普勒雷达，用于通过测量由雷达和/或多普勒雷达发送的且由机动车接收的反射信号之间的频率变化来测量车辆纵向速度。

38、评估单元被进一步优选形成为将检测到的当前虚拟车轮半径与至少一个单独的车轮半径或一系列单独的车轮半径作比较，其中单独的车轮半径或一系列单独的车轮半径至少与当前轮胎在沥青路面，特别是干燥路面上的摩擦势系数相联系。例如，当驾驶员提示机动车时，这个单独的车轮半径或这一系列单独的车轮半径可以分别作为参考值被手动检测。

39、在进一步的形式中，数据库可以进一步被提供，该数据库包括至少一个储存的车轮半径或一系列储存的车轮半径，其至少与标准轮胎和/或相应车辆类型的轮胎类型在沥青特别是干燥路面上的摩擦势系数相联系，并且可以通过将其与检测到的当前虚拟车轮半径的比较来估计当前的摩擦势系数。

40、数据库还可以进一步被提供，该数据库包括至少数个车轮半径，该至少数个车轮半径与不同路面上的标准轮胎和/或针对相应车辆类型的轮胎类型的摩擦势系数相联系，并且通过将其与检测到的当前虚拟车轮半径的比较，可以估计出当前的摩擦势系数。

41、这样的数据库可以牢固地预装，例如由车辆制造商预装，这取决于车辆类型，特别是在具有较高的自主阶段的机动车的情况下。该数据库可以进一步针对冬季轮胎和夏季轮胎而出现，这样可以更好地估计摩擦势系数。云连接也可以被提供，该云连接定期地更新数据库。

42、本目标通过包括上述估计装置和/或上述方法的机动车得到进一步解决。

43、因此，术语机动车应分别地理解为两轮、四轮或多轮或单轮轴或多轮轴机动车，以及两轮车、客车、重型货车等，在这些车辆中，分别有单个或数个车轮或轮轴被驱动。

44、牵引机或履带车辆也可以被包括在内。